Présentation des intervenants. Pourquoi cette conférence? Logiciel libre : notions essentielles. Le logiciel libre pour les projets industriels

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1 Les technologies libres pour les projets industriels

2 Les technologies libres pour les projets industriels Présentation des intervenants Pourquoi cette conférence? Logiciel libre : notions essentielles Rapide historique du logiciel libre Licences et droits d auteurs Les différents acteurs du libre Le logiciel libre pour les projets industriels Création d OS pour systèmes embarqués Plateformes temps réel Equipements multimédia Virtualisation et émulation Création d IHM Innover grâce à des composants Open Source Questions? 2

4 Qui sommes-nous? (1/2) Architecte Open Source Open Wide est créée en Septembre 2001, dans le sillage de deux grands groupes industriels : Thalès et Schneider Electric Notre vocation consiste à intégrer, industrialiser et supporter les solutions Open Source, pour les entreprises et les administrations. Notre métier : offrir un modèle de services permettant de choisir et d exploiter les logiciels libres sur la totalité du cycle de vie CONSEIL ARCHITECTURE INTEGRATION EXPLOITATION 4

5 Qui sommes-nous? (2/2) 8% 22% 34% 36% PARIS LYON TOULOUSE 5

7 La technologie Open Source est-elle adaptée à votre projet? Panorama des opportunités et réalisations opérationnelles Fort développement de l utilisation des technologies libres dans les projets industriels Malgré tout, il reste de nombreuses interrogations voire objections Objectifs : faire un point sur les possibilités et les réalisations concrètes et opérationnelles Pour aller plus en détails sur les technologies évoquées : Tous les supports des conférences en libre accès 7

9 Introduction Définition L'expression «logiciel libre» veut dire que le logiciel respecte la liberté de l'utilisateur et de la communauté. En gros, les utilisateurs ont la liberté d'exécuter, de copier, de distribuer, d'étudier, de modifier et d'améliorer le logiciel. Avec ces libertés, les utilisateurs (à la fois individuellement et collectivement) contrôlent le programme et ce qu'il fait pour eux. (Définition sur le site gnu.org) «Le logiciel libre n est pas une technologie. C est un mode de production collaboratif et de distribution du logiciel, c est-à-dire un ensemble de pratiques» (Extrait du livre blanc de l April sur les modèles économiques) Un logiciel libre est un logiciel qui est distribué selon une licence libre. Précisément, ce sont les licences libres qui définissent les logiciels comme tels. (Définition sur le site de l AFUL) 9

10 Rapide historique du logiciel libre Un mouvement déjà ancien Création du mouvement au début des années 80 par Richard Stallman (MIT), toujours président de la FSF, Stallman pose les principes de la protection du logiciel libre et crée la licence GPL, Le lancement du projet GNU (GNU s not Unix) lancé en 83 (Emacs, GCC ), Création de la FSF (Free Software Foudation) en 1985, La naissance du noyau Linux en 91 et l avènement d un OS libre complet GNU / Linux, L Open Source ( OSI ) et les logiciels libres ( FSF ). 10

11 Rapide historique du logiciel libre Mais une accélération de l histoire impressionnante Le logiciel libre a produit, entre autres : Linux, GCC, Open Office / LibreOffice, Firefox, Thunderbird, VLC, Apache (2/3 des serveurs web dans le monde), PostgreSQL Tous ces logiciels sont aujourd hui des références dans leur domaine Dans le domaine industriel, on retrouve le logiciel libre dans : Le monde des Télécoms : gateways ADSL, set top box (TV num), switchs professionnels ou militaires, etc. L aéronautique : IFE, simulateurs, bancs de tests, outils Le multimédia mobile (Android!), la télévision connectée Bientôt Dans l automobile (GENIVI), Coyote, Parrot, etc. 11

12 Rapide historique du logiciel libre Un phénomène très dynamique GitHub : 3 millions d utilisateurs, 4,6 millions de projets, env. 2,5 millions de commits annuels. 12

13 La dimension juridique (1/3) Rappel des fondamentaux Comment encourager et protéger la production collaborative de logiciels? La notion de Copyleft, Les relations avec les acteurs économiques, 2 grandes familles de licences : GNU (copyleft) & BSD (non copyleft) 13

14 La dimension juridique (2/3) Une grande variété de licences libres La Gnu Public Licence : GPL Mais aussi : LGPL, APL (Apache), MPL (Mozilla), BSD, CeCill, Plus de 200 variantes identifiées Fondamentaux de la GPL Accès au code source, Droit d utilisation, de modification, de copie, de distribution, Protection contre le passage en copyright, Obligation de mise à disposition du code source et de ses modifications Désengagement de la responsabilité des auteurs Des conséquences sur les modèles économiques 14

15 La dimension juridique (3/3) La notion de Copyleft, 15

16 Qui produit du logiciel libre? Des acteurs nombreux et différenciés Les fondations Open Source (Linux Foundation, Apache, Eclipse, Mozilla, ) Les communautés Open Source (tailles très variables) Les éditeurs de logiciels (Open Source mais aussi traditionnels ) Les acteurs du monde IT & Télécom (Intel, Google, IBM, Oracle!) Le monde académique : Universités, Centres de recherches Les industriels (Grands Comptes mais aussi PME) Les intégrateurs de solutions (SSLL, SSII) 16

17 Principaux contributeurs au noyau Linux 2012/2013 Contributeurs indépendants 3.6% Red Hat 10.2% Intel 8.8% Texas Instruments 4.1% Linaro 4.1% SUSE 3.5% Inconnus 3.3% IBM 3.1% Samsung 2.6% Google 2.4% Vision Engraving Systems 2.3% Consultants 1.7% Wolfson Microelectronics 1.6% Oracle 1.3% Broadcom 1.3% Nvidia 1.3% Freescale 1.2% Ingics Technology 1.2% Renesas Electronics 1.1% Qualcomm 1.0% Cisco 0.9% The Linux Foundation 0.9% Academics 0.9% AMD 0.9% Inktank Storage 0.8% NetApp 0.8% LINBIT 0.8% Fujitsu 0.7% Parallels 0.7% ARM 0.7%

18 Contributeurs : quelles motivations? Des motivations multiples : Défendre un idéal, une philosophie ; Le goût du beau, l envie du chef-d œuvre, la reconnaissance des pairs ; La notoriété Opportunités d emplois ; Activités Freelance. La mutualisation des efforts de R&D, de tests et de maintenance ; L acquisition de l indépendance sur une technologie clé ; Stratégie de diffusion d une technologie pour prendre une position dominante sur un marché (Google) En conclusion : Humanisme et intérêts (particuliers ou économiques) sont difficiles à dissocier.

20 Création d OS pour systèmes embarqués Exploiter sa plateforme hardware Points clés De nombreuses plateformes supportées mainstream : x86 et ARM bien sûr, mais aussi MIPS, PowerPC, etc. Linux est un OS de références pour les plateformes embarquées : les solutions hardware sont généralement fournies avec un BSP Linux Des outils de génération d OS matures : Yocto/Open Embedded, Buildroot, OpenWRT Des outils de distributions «classiques» permettent de générer des versions spécifiques (Preseed/Debian, kickstart/redhat) Popularisée par Google/Android La qualité du BSP est fondamentale! Attention au type de «support» Linux Mainstream Fork du noyau avec évolution («optimisation») Version spécifique, peu ou pas d évolution Bien prévoir les outils de production et de mise à jour 20

21 Illustration : consortium GENIVI GENIVI : spécifier une plateforme Open Source dédiée IVI Consortium fondé en mars 2009 par des constructeurs et équipementiers automobile (BMW, PSA, GM, Delphi, Visteon,..) Le consortium regroupe aussi des fondeurs (Intel, Frescale, STM, TI) et éditeurs d OS (Wind River, MontaVista). Actuellement : 160 membres Objectif : spécifier et créer un standard de systèmes d exploitation basé sur des logiciels libres pour les équipements multimédia Automobile Activité : spécifications, conception d architecture logicielle, certification. Réalisations : Mise en place d'une distribution Linux compatible GENIVI pour plateforme automobile Utilisation de Buildroot, framework Open Source de construction de distribution «Linux embarqué». 21

22 Zoom sur : Yocto / Open Embedded Yocto : projet collaboratif opensource OE : Openembedded, projet historique débuté il y a plus de 10ans Actuellement, projet soutenu par : La Linux foundation Et par des sociétés comme : Intel, Freescale, Texas Instrument Yocto == OE + Q&A + Releases tous les 6 mois. Un ensemble de BSP et de layers. Les BSP pour : Kernel, bootloader, drivers graphiques Les layers pour : couches applicatives / Couches métiers (e.g. meta-ivi) Génération d'images Génération de paquets (opkg, deb, rpm) Génération de SDK Un grand nombre de paquets disponibles 22

23 Zoom sur : Yocto / Open Embedded Layers Yocto : 23

24 Plateformes temps-réel Création de plateformes temps-réel Solution noyau Linux main-stream : PREEMPT-RT. Temps réel «mou», mais des performances déjà très acceptables sur certaines plateformes Illustration : Simulateurs Airbus Architecture double noyau : Xenomai (Adeos), RTAI, RTLinux Illustration : dispositif d acquisition d images pour contrôle Qualité Autres RTOS Open Source exemples : RTEMS, ecos, FreeRTOS Solutions beaucoup plus légères, pour plateforme contrainte Points clés Besoin réel d une technologie Open Source? Le patch PREEMPT-RT n améliore pas les performances d une application «par miracle» Temps Réel dur : compatibilité des drivers, nécessité de les adapter Linux Temps Réel n est pas adapté aux systèmes critiques 24

25 Illustration Xenomai : un banc de test pour l aéronautique Réalisation La réalisation d une plateforme logicielle Linux / Xenomai Le portage sous Xenomai/RTDM des drivers : De cartes 1553, Digibus et ARINC De cartes d acquisition TOR et analogique De cartes de communications séries Refonte de l architecture logicielle Le développement applicatif des services d un banc de test et d intégration La conformité du code avec la norme MISRA 25

26 Illustration PREEMPT-RT : plateforme de simulation Linux Vanilla + patch Preempt RT CONFIG_PREEMPT_RT Maintenu par un groupe de dév. principaux de Linux. Utilisation classique de Linux et de l'api standard. Réutilisation des drivers et des programmes. Manipulation fine des process : Verrouillage sur un processeur Gestion NUMA (Non uniform memory access) Programmes de tests et de stress pour tester le comportement RAM, CPU Bande passante mémoire. Dans le temps, les concepts restent les même (passage entre 2.6 et 3.0) et les applicatifs restent les même. 26

27 Illustration PREEMPT-RT : tests de latence 27

28 Equipements multimédia Android ou solution Linux Embarqué? Android a popularisé l utilisation de l Open Source dans le domaine de la mobilité et du multimédia en général. Android est très bien adapté aux produits nécessitant de la connectivité et de l interaction avec l utilisateur Android propose un environnement de développement simple d utilisation et une API très bien développée Mais : Outil de build très monolitique, Adaptation aux plateformes industrielles plus complexe (driver+hal) Android ne suit pas vraiment les règles du logiciel libre! Une approche Linux embarqué est préférable quand : Il n y a pas d IHM Portage d applications métier ou développées en C++ Indépendance à préserver Il existe de nombreux logiciels de référence adaptés au multimédia : vidéo, audio, photos (mais peu de jeux!) 28

29 Equipements multimédia Points clés Attention aux licences des applications intégrées, surtout s il y a volonté de les personnaliser Problématique des licences logicielles (ex. : mp3), protections numériques Là encore, importance du BSP pour exploiter les facilités proposées par le hardware En particulier : la maturité des drivers graphiques est importante (accélération OpenGL/ES, GPU, VPU pour codecs vidéos) Problématique des applications tierces. Plusieurs solutions existantes Linux Containers (LXC). cgroups intégrés au noyau Linux depuis version Linux Security Modules (LSM) pour les contrôles d accès Microcontrôleur externe 29

30 Illustration : In Flight Entertainment Depuis 2008, les équipes d Open Wide Ingénierie accompagnent le groupe Zodiac pour concevoir un IFE à l architecture innovante entièrement basée sur des technologies Open Source. Réalisation : Environnement Linux embarqué spécifique, drivers Outils de build, d intégration continue et de production Technologie EFL pour l interface graphique d une tablette tactile Interface avec le réseau avionique via un microcontrôleur (DO178) Intégration de produits COTS (libre et propriétaires) Solutions spécifiques : cryptage de données, paiement en ligne, affichage de carte (Mapping), etc. 30

31 Zoom sur : utilisation de logiciel GPL Dans le cadre du projet IFE, utilisation de VLC Messages d'annonce passager Affichage de Film sur l'écran Licence de VLC et de LibVLC lors de l'écriture de l'application : GPL. Link de VLC avec logiciel Zodiac => Changement de licence du logiciel pour la GPL! VLC est la meilleure solution pour la lecture et le streaming lors de l'étude. Solution : Adapter l architecture pour utiliser VLC et ne pas dépendre de sa licence. Séparation de libvlc dans un process séparé Utilisation de mémoire partagé entre les EFL et VLC. Reversement du code GPL en upstream 31

32 Architecture libvlc / EFL 32

33 Virtualisation et émulation Cf présentation Objectif Libre. Quelles utilisations pour un émulateur? Faciliter les tests pour du développement kernel/bootloader Tester une distribution (standard/embarquée) Anticiper le développement sur une plateforme hardware en cours de conception Facilite le déploiement des moyens de développement Facilite le test embarqué en instrumentant l émulateur et non pas le code Permet de gérer l obsolescence des matériels 33

34 Illustration : QEMU et l émulation de hardware ancien Problématique Emulation de matériel obsolète pour éviter toute modification d une application certifiée fonctionnant sous CDOS Carte ISA ARCNET remplacée par une carte PCI Protocole DECNET sur n importe quelle carte Ethernet Emulation de souris GENIUS Solution technique Linux et QEMU s insèrent entre le hardware et l OS d origine L émulation permet d utiliser une carte PCI tout en fournissant à l OS l interface de la carte ISA d origine Pour le protocole DECNET, utilisation des drivers Linux existants La difficulté a résidé dans le fait que le driver DOS de la carte est présent sur la ROM d extension de la carte, aussi : nécessité d activer l exécution de celle-ci dans QEMU et son BIOS SeaBios QEMU dispose d une émulation souris vers le protocole (ancien) MS-Mouse S inspirant de l émulation MS-Mouse, il est possible de modifier QEMU pour émuler tout protocole de souris connu Concrètement : construire des trames série au bon protocole + transmission 34

35 Illustration : QEMU et l émulation de hardware ancien 35

36 Création d IHM embarquée 4 technologies principales : 1. Android : 512MB flash / 512MB de RAM 800Mhz Programmation : JAVA / C++ (NDK) 2. HTML5 : 256MB flash / 1GB de RAM 800Mhz * 2 3. QT Dépend du navigateur Programmation : HTML + CSS + Javascript 1. QML : 128MB flash / 128 MB de RAM 800Mhz OpenGL/GLES Wayland Programmation : Javascript + QML + C++ 2. Qte : 16 MB flash / 32 MB de RAM 400Mhz Fb/X11 Programmation : C++ 4. EFL : 8MB flash / 16MB de RAM 200Mhz Fb X11 OpenGL/GLES Wayland Programmation : C + Edje 36

37 Illustration : intégration des EFL sur écran industriel Plateforme hardware 16MB flash 128 MB RAM Écran Noir et Blanc (1bpp) Panel avec Buttons et LEDs. Réalisations : Développement spécifique pour driver d'écran Utilisation de buildroot pour compiler les EFL. Ajout d'option de compilation spécifiques pour diminuer la taille des librairies Suppression du thème par défaut Développement d'un thème spécifique (1bpp) Développement de la logique des widgets (boutons, listes, arbres) Utilisation de design pattern Modèle/Vue/Contrôleur (MVC) 37

38 Illustration : intégration des EFL sur plateforme Coyote Plateforme hardware Coyote Spécifications : Processeur 400Mhz 128MB RAM/Flash BSP/OS propriétaire non UNIX, très spécifique, pas de gestion graphique. Développer une interface utilisateur riche ; Écran tactile ; Réactivité de l'interface ; Réalisations : Adaptation des EFL via une couche d'abstraction UNIX. (La même que pour Windows ou Playstation 3) Utilisation des EFL compilées en statique dans un seul et même binaire. Possibilité de prototyper et de développer l'interface sur PC et utilisation d'outils de mise au point Valgrind / Callgrind / Oprofile 38

39 Innover grâce à des composants Open Source Concevoir rapidement un produit à partir d un savoir-faire spécifique Les composants Open Source permettent la création d un système embarqué complet : OS Applicatifs IHM De nombreux services peuvent être fournis par du logiciel libre, par exemple : Base de données embarquée (sqlite, redis, leveldb) Streaming vidéo / codecs (ffmpeg, gstreamer, upipe) Interfaces logicielles, protocoles (CORBA, ftp, etc) Un logiciel libre peut devenir le composant clé d un produit De nombreux savoir-faire sont produits sous forme de librairies Open Source Traitement du signal, des image, codecs (OpenCV) Calculs mathématiques, statistiques, lois de commande 39

40 Illustration : systèmes de traitement d images (1/2) Optimisation du temps d arrêt des rames Alerte de saturation des quais PC industriels + cartes d acquisition d images Drivers V4L2, base PostgreSQL, ffmpeg Intégration d algorithmes de traitement d images spécifiques 40

41 Illustration : systèmes de traitement d images (2/2) NEOPOST-ID Détection de chariots, palette piétons pour optimiser un dispositif RFID Protection anti-fraude Optimisation des performances de détection Intégration d algorithmes de traitement d images spécifiques dans une caméra «intelligente» (OS Debian) RAID / Police : enregistreur avancé Enregistreur intégré dans valise durcie Carte embarquée x86 + acquisition/compression d images Mise en réseau ultra-rapide WIFI MESH : composant Open Source olsrd Technologie Sisell Search intégrée avec traitement d images en temps réel 41

42 Illustration : Streaming Audio sous contrainte Assurer une transmission audio temps réel sur un smartphone par Wifi avec un délai maximal garanti, le défi a été relevé en utilisant uniquement des logiciels Open Source. Réalisations : Streamer : Processeur imx53 ; 512MB RAM ; 1Gb FLASH ; 3 cartes son SPDIF ; Spécifications : Développement d'une box streamer et d'un applicatif pour Android/iOS permettant de restituer le son provenant de la box en wifi. Opus : technologie de compression audio/voix opensource Réutilisation de la librairie Opus pour android, ios et linux. Utilisation directe de Opus et Alsa. Nécessite peu de CPU pour la compression/décompression Faible latence 42

43 Contacts 23, rue Daviel Paris Tél. : , Rue 23, rue Racine Daviel Villeurbanne Paris Tel : Tél : , rue 97, Jacques Rue Racine Babinet Toulouse Villeurbanne Tel : Tel 06 : Présentation Open Wide l